多串數智能動力鋰電池保護板

     隨著新能源產業快速發展，動力鋰電池廣泛應用于基站儲能、UPS、電動汽車，以及電動 
工具、自行車、電摩等多個領域。相對于鉛酸、鎳氫鎳鎘電池而言，鋰電池具有不可替代的 
優勢。其無記憶效應、自放電小(不到鎳氫電池的1/20)、循環次數多(鉛酸一般 400次，而 
鐵鋰可達 2000次)，使用壽命長；可高倍率充放電，充電快，大電流工作時能平穩放電；重 
量輕、體積小，能量密度約為鉛酸電池的 6倍，單體工作電壓約等于 3只鎳鎘或鎳氫電池的 
串聯電壓；綠色環保，不含鉛、鎘、汞等重金屬。 

實際應用中鋰電池組必須配備專用保護板電路，以確保電池安全性及電池容量、使用壽 
命等。沛城電子設計的多串智能保護板采用高精度的鋰電保護模擬前端 AFE芯片和超低功耗 
MCU等實現完備的保護，包括過充、過放、過流、短路、過溫保護，還具備靈活的電池平衡、 
精確的電量計量、串口通信等功能。整個方案精度高，功耗低，工作電流大，平衡功能靈活， 
性價比高，可靠性穩定，參數指標可根據實際需求靈活設置，專業配套于各類大容量動力鋰 
電池組。 

其主要特點如下： 

1．生產備料方便 
同一方案適應不同的電芯特性，物料備料上只需要備同一種物料，就可以滿足，同時 
也適應不同的過流保護，只需要軟件配置一下；而硬件板需要根據不同的電芯選擇不 
同的保護點的芯片，過充與過放點，再有電流，這樣的組合就比較多，對于生產一定 
量的保護板，就會產生呆料，增加庫存。 

2．電芯平衡功能 
靈活的電池平衡功能可實現各串電芯間的容量均衡，從而提高了實際滿充容量，避免 
了容量較小電芯充電少而放電深的不利情形，通?？梢宰岆姵亟M的壽命提高30%以上。 
在設計時，可脈寬調制方式分組打開均衡電路避免 PCBA局部溫升過高；此外就是平 
衡可以在充電過程平衡也可在放電過程中平衡，更可根據需要在平衡做預平衡，保證 
平衡是真實有效，在充電完成時已達到平衡，而不需要長期掛著充電器，硬件板在這 
方面只是擺設，充滿電是沒能真正達到平衡。 


3．電池充滿保證 
由于在平衡時，軟件板可以隨時關斷平衡，按需要啟動，這就保證了在充電結束時， 
即移除充電器時，關斷平衡功能，保存所有已充電量，而硬件板只能固定打開一個缺 
口，充電結束時，只要電壓高于設定的平衡電壓點，就會一直在平衡，把電白白放掉。 

4．靈活的多級過流保護 
對于超出額定電流情況，可根據客戶要求靈活設置多級過流保護，對不同工況下設定 
不同的保護動作時間來滿足實際的需求且保護產品不損壞，對應如電摩啟動、加速、 
爬長坡、陡坡等短時間大電流放電。而硬件方案一般只有固定保護，且保護延遲時間 
為固定值不可靈活設置，還不能設置秒級的延遲時間，對采樣電阻的選用也有嚴格要 
求。 

5．***低放電電壓保證 
采用沛城的智能保護板的電池包，可以各串間均衡的放電到指定的電壓，可以讓電動 
車控制板系統有充分的做低電量時的處理，而硬件板會提前保護，突然關斷輸出，電 
動車控制板系統來不及反應，用戶使用起來覺得是故障。 

6．短路延時時間可控 
在電池包輸出出現異常短路時，可及時關斷輸出，而對剛接入系統時，需要滿足超大 
電流的需求，智能板可以根據實際情況調節保護動作時間，精確到 uS級別，使之達到 
理想的平衡，而硬件板會出現要么誤保護，要求容易出現燒板的嚴重問題。 

7．附加指定的功能： 
可增加帶電池電量檢測輸出及異常報告，SOC精度高；帶串口通信功能。純硬件方案 
做電池電量報告、串口通信等功能時，需要額外配置一顆MCU，從而提高了整體成本。 
而智能保護板方案本身就有主控MCU，可以包含電量、通信等功能，能實現剩余電量 
百分比顯示、充放電次數、故障報告、異常報告（過流過溫短路次數等），方便對產 
品的使用過程跟蹤。 

8．檢測高精度高 
高精度的單節電壓檢測，確保電池過充、過放、過溫、均衡等電路的精確動作。鋰電 
芯充到電壓高于 4.2V后繼續充電會造成過充，電池容量產生永久性的下降，電芯鼓殼 
甚至爆炸；鋰電芯放電時也要有電壓下限，過放會造成電芯內部材料被破壞，電池容 
量也會產生永久性的下降。因此，相對于其它方案 50mV電壓精度而言，沛城方案的 
10mV級別精度更能可靠保證電池組的安全性和高容量及長壽命。 


下表所示為 13串帶電量鋰電池保護板規格參數表： 

序號 指標項目 規格參數 
單體過充檢測電壓 4.150V±20mV1 過充保護 過充檢測延時時間 1.5S±0.5S 
單體過充解除電壓 4.120V±20mV 
單體過放檢測電壓 2.800V±20mV2 過放保護 
過放檢測延時時間 1.5S±0.5S 
單體過放解除電壓 2.830V±20mV 
恢復條件 移除負載自動恢復 
3 均衡 
單節均衡電壓 4.120V±20mV 
均衡電流 50mA±5mA 
典型連續充電電流 5A 
4 充電電流 ***大連續充電電流 7A 
主機廠充電電流測試值 10A 
5 連續放電電流 典型連續放電電流 15A 
1級間歇放電保護 30A-40A 
6 間歇放電保護 
1級間歇放電時間 122.5S±2.5S2級間歇放電保護點 40A-50A 
2級間歇放電時間 11S±1S 
過流檢測電流 50A-120A 
7 放電過流保護 過流檢測延遲時間 50mS±5mS 
恢復條件 移除負載自動恢復 
檢測狀態 輸出端短路 
8 輸出短路保護 短路檢測延遲時間 500μS±200μS 
恢復條件 移除負載自動恢復 
9 線路內阻 保護線路(含 MOSFET) ≤10mΩ 
放電 MOS管過溫保護點 80±5℃ 
10 溫度保護 
放電 MOS管過溫解除點 65±5℃ 
電池電芯過溫保護點 57±3℃ 
電池電芯過溫解除點 50±3℃ 
11 消耗電流 
保護板靜態自耗電電流 ≤600μA 
單節 3.7V自耗電電流 ≤30μA 
12 電量指示 剩余電量 SOC精度 5% 
13 串口通信 RS-485 
14 充放電接口 充放電分口 

15 結構尺寸 137mm*104mm*15mm 

深圳市沛城電子科技有限公司